Plăcile cu circuite imprimate (PCB-uri) sunt elementul fundamental al majorității dispozitivelor electronice moderne. Fie că este vorba de plăci simple cu un singur strat utilizate în sistemul automat de deschidere a ușii garajului, de PCB-uri cu șase straturi din ceasul inteligent, la plăci de circuite cu 60 de straturi, densitate foarte mare și viteză mare, utilizate în computere și servere, plăcile de circuite imprimate sunt baza pe care sunt asamblate toate celelalte componente electronice.

Semiconductorii, conectorii, rezistențele, diodele, condensatoarele și dispozitivele radio sunt montate și comunică între ele prin PCB. O placă de circuit integrat are caracteristici mecanice și electrice care o fac ideală pentru diverse aplicații. Oferind o bază stabilă pentru componente și eliminând variabilitatea cauzată de cablarea manuală, plăcile de circuite imprimate au sporit enorm fiabilitatea produselor electronice.

Majoritatea PCB-urilor fabricate în lume, adică aproximativ 90% dintre ele, sunt rigide. Doar 10% dintre aceste plăci sunt flexibile, permițând circuitelor să fie îndoite. PCB-urile convenționale pot fi la fel de simple ca un singur strat de circuite sau pot ajunge la cincizeci de straturi sau chiar mai mult. Acestea constau din componente electrice și conectori conectați prin circuite conductoare, de obicei cupru, cu scopul de a direcționa semnalele electrice și puterea în interiorul și între dispozitive.

Plăcile cu circuite imprimate au fost dezvoltate la începutul secolului al XX-lea, dar de atunci au avut o dezvoltare continuă în domeniul tehnologiei. Avansarea și adoptarea pe scară largă a tehnologiei în PCB-uri a fost paralelă cu avansarea rapidă a tehnologiei semiconductoarelor și a permis profesioniștilor din domeniul electronicii să investească în electronice mai mici și mai eficiente.

Tipuri de plăci de circuit imprimate – PCB

Așa cum am menționat anterior, cele mai cunoscute plăci de circuit sunt cele rigide, deoarece acestea sunt cele mai folosite. Cu toate acestea, există și alte tipuri de plăci de circuit care sunt construite pe o gamă de materiale posibile. Cele mai cunoscute tipuri PCB-uri sunt:

• PCB Unilateral – Această placă are doar componente montate pe o singură suprafață. Suprafața din spate este de obicei din cupru.
• PCB Față-verso – Acest tip de placă de circuit are componente montate pe ambele suprafețe. 
• PCB multi-strat – Aceste plăci au conductori pe straturile interne care transportă semnale electrice între componente sau straturile interne ar putea fi straturi plane conductoare. PCB-urile cu mai multe straturi pot fi pe o singură față sau pe două fețe.
• PCB rigide – Aceste plăci sunt fabricate și asamblate pe un material laminat rigid, cum ar fi materialele laminate din fibră de sticlă impregnate cu rășină epoxidică de calitate FR4. Sunt disponibile și alte tipuri de materiale laminate rigide, care oferă diferite proprietăți ale materialului pentru utilizare în unele aplicații specializate.
• PCB-uri rigide-flexibile – PCB-urile rigide-flexibile sunt realizate din poliamidă care conectează două sau mai multe secțiuni rigide într-un ansamblu de plăci de circuite imprimate (PCBA). O placă rigidă flexibilă poate fi utilizată atunci când proiectul are un element mobil, cum ar fi o carcasă pliabilă sau îndoită.
• PCB-uri flexibile – PCB-urile complet flexibile nu utilizează materiale care se folosesc în PCB rigide și sunt realizate în întregime din poliamidă. Aceste plăci pot avea componente montate și lipite pe PCB, la fel ca PCB-urile rigide și rigide-flexibile.
• PCB cu miez metalic – Aceste plăci utilizează o placă de metal în stratul de miez (în mod normal, aluminiu) pentru a asigura o rigiditate și o disipare a căldurii mult mai mare decât într-un PCB rigid clasic. Procesul de fabricație a PCB-urilor metalice este destul de diferit de procesul standard de fabricație a PCB-urilor rigide și există câteva puncte de proiectare de luat în considerare. Aceste plăci sunt comune în iluminatul de mare putere și în unele aplicații industriale.
• PCB-uri din ceramică – Aceste plăci sunt mai puțin frecvente și sunt utilizate în aplicații care necesită o conductivitate termică foarte mare, astfel încât placa poate disipa cantități mari de căldură departe de componente.

Procesele de fabricație și asamblare pentru aceste tipuri de plăcuțe de circuit variază, dar software-ul poate ajuta proiectanții să creeze oricare dintre aceste plăci, atâta timp cât regulile de proiectare PCB adecvate sunt aplicate în software.

Domenii de aplicabilitate a PCB-urilor

Comparativ cu circuitele tradiționale cablate, PCB-urile oferă o serie de avantaje. Designul lor mic și ușor este adecvat pentru utilizarea în multe dispozitive moderne, în timp ce fiabilitatea și ușurința de întreținere le fac ideale pentru integrarea în sisteme complexe. În plus, costul lor redus de producție le face o opțiune foarte rentabilă.

Aceste calități sunt câteva dintre motivele pentru care PCB-urile își găsesc aplicarea în toate industriile, cu precădere în aceste domenii:

• Medicină. Electronica medicală a beneficiat în mod semnificativ de introducerea PCB-urilor. Componentele electronice din computere, sistemele de imagistică, aparatele RMN și echipamentele de radiații continuă să avanseze din punct de vedere tehnologic și datorită capacității electronice a PCB-urilor. Dimensiunea mai subțire și mai mică a unei plăci de circuite integrat flexibile permite fabricarea de dispozitive medicale mai compacte și mai ușoare, cum ar fi aparate auditive, stimulatoare cardiace, dispozitive implantabile și camere extrem de mici pentru proceduri minim invazive. PCB-urile rigid-flexibile sunt o soluție ideală în special atunci când se caută scăderea dimensiunii dispozitivelor medicale complexe, deoarece elimină necesitatea cablurilor flexibile și a conectorilor care ocupă spațiu valoros în sisteme mai complicate.
• Aeronautică. PCB-urile sunt utilizate în mod obișnuit în industria aerospațială pentru panourile de instrumente, tablourile de bord, comenzile de zbor, managementul zborului și sistemele de siguranță. Numărul tot mai mare de progrese în tehnologia aerospațială a crescut nevoia de PCB mai mici și mai complexe pentru utilizare în aeronave, sateliți, drone și alte electronice aerospațiale. Circuitele flexibile și rigid-flexibile oferă o durabilitate excepțională datorită eliminării conectorilor. Acest lucru le face adecvate pentru utilizare în aplicații cu vibrații ridicate, în timp ce designul lor mic și ușor reduce greutatea generală a echipamentului și, în consecință, consumul de combustibil. Pentru aplicațiile în care fiabilitatea este primordială, acestea servesc ca o soluție extrem de fiabilă.

• Domeniul militar. În domeniul militar, PCB-urile sunt utilizate în echipamente expuse frecvent la aplicații cu impact puternic, șoc și vibrații, cum ar fi vehicule militare, computere robuste, arme moderne și sisteme electronice (de exemplu, robotică, ghidare și sisteme de direcționare). Pe măsură ce tehnologia militară avansează pentru a satisface cererea în schimbare a clienților, mai multe echipamente integrează tehnologie computerizată avansată, necesitând atât performanțe electrice, cât și mecanice, care sunt inerente electronicelor flexibile și rigid-flexibile.
• Industrial și comercial. Utilizarea PCB-urilor în electronice industriale și comerciale a revoluționat totul, de la producție până la gestionarea lanțului de aprovizionare – sporind comunicarea, automatizarea și eficiența. În general, acestea reprezintă un mijloc fiabil de direcționare a echipamentelor în instalații din ce în ce mai automatizate, ceea ce sporește producția, reducând în același timp costurile forței de muncă. PCB permit producătorilor să creeze produse din ce în ce mai mici și mai ușoare, cu funcționalitate mai mare și fiabilitate mult mai bună, cum ar fi drone, camere, electronice mobile și computere performante.

În ziua de azi, aproape fiecare aparat electronic din casa noastră conține o placă cu circuite imprimate (PCB) de un anumit tip: computere, imprimante, televizoare, stereo, amplificatoare și sintetizatoare de instrumente muzicale, ceasuri digitale, cuptoare cu microunde, robot telefonic și chiar telefoane mobile. 

„Placa de bază” dintr-un computer este placa principală cu circuite imprimate care este inima unui computer. Alte plăci de circuite din interiorul unui computer îndeplinesc funcții precum RAM (memorie cu acces aleatoriu), surse de alimentare, modemuri și „plăci” video.